[发明专利]一种复合有序孔结构的多孔碳及其制备方法

权利要求书

1.一种复合有序孔结构的多孔碳，其特征在于，所述多孔碳具有由两类孔复合而成的有序孔结构；其中一类孔来源于模板有序孔的复制，通过在孔壁表面沉积碳层而形成；另一类孔来源于模板的非孔道部分即孔壁，通过在孔壁上沉积碳层后再利用刻蚀技术去除孔壁而构筑新的孔道，该孔道的形状与模板孔壁结构一致且在结构空间内有序分布，其孔径大小为孔壁厚度；两类孔在空间内有序分布，形成有序介孔复合孔结构或有序微孔与有序介孔的复合孔结构。

2.根据权利要求1所述的一种复合有序孔结构的多孔碳，其特征在于，所述第一类孔的孔径在8.0nm～12.0nm范围内变化。

3.根据权利要求1所述的一种复合有序孔结构的多孔碳，其特征在于，所述第二类孔的孔径为1.2nm～5.0nm。

4.如权利要求1所述的一种复合有序孔结构的多孔碳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)称取质量比为1:(1～5):(2～5)的硅氧烷、2-丙醇和浓度为5mol·L^-1的盐酸，依次倒入烧瓶中，超声混合均匀后转移到水浴中，加热到70～80℃，恒温0.5～3小时，配置成模板活化剂；

2)向步骤1)制备得到的模板活化剂中加入无机多孔硅基材料，无机多孔硅基材料与模板活化剂的质量百分比为0.5％～10％；在70～80℃恒温1～5小时，洗涤至滤液中性，抽滤，60℃下真空干燥后，得到活化的多孔模板；

3)将步骤2)制备得到的活化模板放入化学气相沉积炉中，在惰性气氛下，升温至600～800℃，然后在该温度下通入气相含碳前驱体，化学气相沉积时间控制在0.5～10小时，在活化模板孔壁上沉积一层碳层，之后在惰性气氛下冷却至室温，得到黑色固体粉末；

4)将步骤3)制备得到的黑色固体粉末在惰性气氛下加热至900～1200℃，然后恒温1～5小时，之后在惰性气氛下冷却至室温，以稳定孔壁上沉积的碳层；

5)将经步骤4)处理后的黑色固体粉末用5～10wt％的氢氟酸浸泡2～24小时，或者用2～6M的NaOH浸泡10～36小时，溶解去除模板，然后过滤清洗到滤液至中性，将过滤所得物在60℃下真空干燥，制得具有复合有序孔结构的多孔碳。

5.如权利要求4所述的一种复合有序孔结构的多孔碳的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷为六甲基二硅氧烷或环甲基硅氧烷。

6.如权利要求4所述的一种复合有序孔结构的多孔碳的制备方法，其特征在于，所述无机多孔硅基材料是指二氧化硅或氧化硅与氧化铝、氧化钠配位后形成的具有一类有序孔结构与分布的硅基模板，包括SBA-15分子筛、MCM41分子筛、MCM-48分子筛或ZSM-5分子筛。

7.如权利要求4所述的一种复合有序孔结构的多孔碳的制备方法，其特征在于，所述气相含碳前驱体为含碳元素气体，包括乙炔、甲烷、乙烯、丙烯中的一种或两种以上混合气体。

8.如权利要求4所述的一种复合有序孔结构的多孔碳的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或两种以上混合气体。

9.如权利要求4所述的一种复合有序孔结构的多孔碳的制备方法，其特征在于，所述气相碳前驱体与惰性气体的体积流量之比控制在1:5～40。